Το 1924, ο Γάλλος φυσικός Louis de Broglie πρότεινε ότι τα φωτόνια - το υποατομικό σωματίδιο που αποτελεί φως - συμπεριφέρονται τόσο ως σωματίδιο όσο και ως κύμα. Γνωστή ως «δυαδικό κύμα σωματιδίων», αυτή η ιδιότητα έχει δοκιμαστεί και έχει αποδειχθεί ότι εφαρμόζεται με άλλα υποατομικά σωματίδια (ηλεκτρόνια και νετρόνια) καθώς και με μεγαλύτερα, πιο περίπλοκα μόρια.
Πρόσφατα, ένα πείραμα που διεξήχθη από ερευνητές με τη συνεργασία QUantum Interferometry and Gravitation with Positrons and LAsers (QUPLAS) έδειξε ότι η ίδια ιδιότητα ισχύει για την αντιύλη. Αυτό έγινε χρησιμοποιώντας το ίδιο είδος δοκιμής παρεμβολών (γνωστό και ως πείραμα διπλής σχισμής) που βοήθησε τους επιστήμονες να προτείνουν αρχικά τη δυαδικότητα κύματος σωματιδίων.
Η μελέτη που περιγράφει τα ευρήματα της διεθνούς ομάδας
Στο παρελθόν, η δυαδικότητα κύματος σωματιδίων είχε αποδειχθεί μέσω ορισμένων πειραμάτων περίθλασης. Ωστόσο, η ερευνητική ομάδα QUPLAS είναι η πρώτη που καθιέρωσε τη συμπεριφορά των κυμάτων σε ένα μόνο πείραμα παρεμβολής ποζιτρονίων (το αντισωματίδιο του ηλεκτρονίου). Με αυτόν τον τρόπο, έδειξαν την κβαντική φύση του
Το πείραμα περιελάμβανε μια ρύθμιση παρόμοια με το πείραμα διπλής σχισμής, όπου τα σωματίδια εκτοξεύονται από μια πηγή μέσω μιας σχάρας με δύο σχισμές από μια πηγή προς έναν ανιχνευτή ευαίσθητο στη θέση. Ενώ τα σωματίδια που ταξιδεύουν σε ευθείες γραμμές θα παράγουν ένα σχέδιο που αντιστοιχεί στο τρίψιμο, τα σωματίδια που ταξιδεύουν σαν κύματα θα δημιουργούσαν ένα ριγέ μοτίβο παρεμβολών.
Το πείραμα συνίστατο σε ένα βελτιωμένο ενδομετρόμετρο Talbot-Lau μεγεθυντικής περιόδου, μια συνεχή δέσμη ποζιτρονίων, μια μικρομετρική σχάρα και έναν ανιχνευτή ευαίσθητο σε θέση πυρηνικού γαλακτώματος. Χρησιμοποιώντας αυτήν τη ρύθμιση, η ερευνητική ομάδα μπόρεσε να δημιουργήσει - για πρώτη φορά - ένα μοτίβο παρεμβολών που αντιστοιχούσε σε κύματα μορίων αντιύλης.
Όπως εξήγησε ο Dr. Ciro Pistillo - ερευνητής στο Εργαστήριο Φυσικής Υψηλής Ενέργειας (LHEP), Albert Einstein Center (AEC) του Πανεπιστημίου της Βέρνης και συν-συγγραφέας της μελέτης:
«Με το πυρηνικό γαλακτώματα είμαστε σε θέση να προσδιορίσουμε με ακρίβεια το σημείο πρόσκρουσης των μεμονωμένων ποζιτρονίων, κάτι που μας επιτρέπει να ανακατασκευάσουμε το ιντερφερόμετρο με μικρομετρική ακρίβεια - έτσι σε καλύτερη από εκατομμυριοστός ενός μετρητή. "
Αυτό το χαρακτηριστικό επέτρεψε στην ομάδα να ξεπεράσει τους κύριους περιορισμούς των πειραμάτων αντιύλης, οι οποίοι αποτελούνται από χαμηλή ροή αντισωματιδίων και πολυπλοκότητα χειρισμού δέσμης. Εξαιτίας αυτού, η ομάδα μπόρεσε να αποδείξει με επιτυχία την κβαντομηχανική προέλευση του αντιύλη και τη φύση των κυμάτων του
Για παράδειγμα, οι μετρήσεις βαρύτητας θα μπορούσαν να διεξαχθούν με συμμετρικά άτομα εξωτικής ύλης-αντιύλης (όπως το ποζιτρόνιο). Αυτό θα επέτρεπε στους επιστήμονες να δοκιμάσουν τη θεωρία της συμμετρίας φόρτισης, ισοτιμίας και αντιστροφής χρόνου (CPT). και κατ 'επέκταση, η αδύναμη αρχή ισοδυναμίας για την αντιύλη - μια αρχή που βρίσκεται στο επίκεντρο της γενικής σχετικότητας, αλλά δεν έχει δοκιμαστεί ποτέ με αντιύλη.
Περαιτέρω πειράματα με την ενδομετρία αντιύλης θα μπορούσαν επίσης να αντιμετωπίσουν το καίριο ερώτημα γιατί υπάρχει ανισορροπία της ύλης και της αντιύλης στο Σύμπαν. Χάρη σε αυτήν την ανακάλυψη, αυτά και άλλα θεμελιώδη μυστήρια περιμένουν περαιτέρω έρευνα!
